企鹅可能要感谢岛屿,因为它们的外表千差万别

企鹅可能要感谢岛屿,因为它们的外表千差万别

说到企鹅,我们通常会想到在南极海冰上蹒跚而行的标志性帝王企鹅。但至少还有 20 种其他物种需要考虑,从矮胖的长春花鸟(称为神仙企鹅)到马可罗尼企鹅,后者得名于 18 世纪英国水手认为其鲜艳的橙色冠与当时一种名为马可罗尼的时尚潮流完美契合(它以华丽、雌雄同体和 XXL 假发为中心,就像今天人们所说的那样,这些假发非常特别,就像企鹅的冠一样)。

可以说,企鹅是鸟类中一个多样化的群体。而周二发表在《分子生物学与进化》杂志上的一项新研究试图解释企鹅是如何成为如此多样化的群体的。该研究的作者认为,新岛屿的形成促使企鹅进化并分化成我们今天所知道的许多足球形鸟类。

他们认为事情是这样的:在过去的 500 万年左右,新的岛屿如加拉帕戈斯群岛和对立点群岛一样涌现出来。企鹅祖先群体占据了这些陆地,并在那里筑巢数百万年,与其他企鹅种群隔绝。随着时间的推移,这些群体可能已经进化成截然不同的物种。

岛屿驱动进化的理念并非新鲜事物。事实上,查尔斯·达尔文曾利用加拉帕戈斯群岛雀类在岛屿间进化的方式,来定义他的整个进化论。

但对于企鹅,科学家通常认为洋流会将种群分开,因为企鹅及其食物来源都不想占据太热或太冷的水域。这使得它们朝不同的方向进化。此外,当南极洲在大约 3000 万年前结冰时,“这改变了整个南半球的生态系统”,研究作者、新西兰奥塔哥大学的进化生物学家和遗传学家特蕾莎·科尔说。“这被认为是企鹅进化的一大驱动力。”

不过,科尔表示,作者提出的岛屿驱动进化论与上述两种理论非常吻合。在这项研究中,研究人员首先对自然历史博物馆中发现的企鹅化石的线粒体 DNA 以及现存企鹅的血液和组织样本进行了测序。(他们使用了线粒体 DNA,而不是信息量更大的核 DNA,因为后者在化石记录中保存得更好。)

科尔和她的团队总共拼凑了 41 个几乎完整的线粒体基因组,涵盖了所有现存和最近灭绝的企鹅物种。然后他们使用计算机程序将这些基因组拼凑在一起,有效地创建了某些企鹅物种生活的时间表,以及它们之间的亲缘关系。

“我们确保古代基因组和现代基因组都正确对齐,”科尔说。“古代 DNA 需要一点调整,因为可能会有错误。但我们确保它尽可能地完美,因为我们拥有的数据。”

随后,几位企鹅形态学专家将灭绝企鹅和现存企鹅长相的关键数据输入到程序中,这很有用,因为这些数据并不总是能从 DNA 中获取。在告诉计算机程序鸟类的长相后,该团队能够制作出他们所称的最全面的现存企鹅和最近灭绝的企鹅系统发育树。

至关重要的是,五种企鹅的出现与不同岛屿的形成几乎完美契合:加拉帕戈斯群岛和加拉帕戈斯企鹅、戈夫 48 岛和北跳岩企鹅、安蒂波德斯群岛和直立冠企鹅、斯纳尔斯群岛和斯纳尔斯冠企鹅,以及麦夸里 49 岛和皇家企鹅。(最后一个是我们的朋友马可罗尼企鹅的一个亚种。)

科尔说,这无疑表明岛屿的形成是企鹅多样性的驱动因素。她指出,这项工作并不完美,因为古代 DNA 可能相当挑剔,但它是一个很好的起点,让我们可以一窥企鹅是如何进化成我们今天看到的生物的。

研究过程中也出现了一些意外。在对化石进行基因和形态学分析时,他们发现了两种新近灭绝的企鹅,它们可能生活在新西兰的查塔姆群岛。这两个物种以多产的企鹅生物学家约翰·沃勒姆和兰斯·里奇代尔的名字命名为Eudyptes warhamiMegadyptes antipodes richdalei ,在几千年前人类开始占领这些岛屿后不久就灭绝了。它们的骨头是在贝冢中发现的,贝冢是考古遗址,通常堆满了人类的食物残渣和排泄物。这让研究人员相信,定居者猎杀并吃掉了这些鸟类,直到它们灭绝——尽管科尔认为它们的味道可能不太好。

艺术家对现已灭绝的Eudyptes warhami 的复原。Sean Murtha

“我认为它们的味道可能非常腥,”科尔说。“不太好吃。[人类]可能在吃了美味的小哺乳动物之后才吃它们。企鹅可能不是理想的食物来源。”

思考人类和企鹅在过去如何互动很有趣,但展望未来时考虑这种关系也至关重要。

“新西兰正经历着大量鸟类的灭绝,”科尔说,“许多企鹅的种群数量正在下降。我们越了解损失的原因,就越容易开始制定现存物种的保护策略。”

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